JPH07266023A - 減圧鋳造方法および減圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑形状で薄肉のステンレス鋳鋼や耐熱鋳鋼
などの鋳物を、不廻り、ブローホールやのろ入り等の鋳
造欠陥の少ない健全な鋳物を製造する減圧鋳造方法およ
び減圧鋳造装を得る。 【構成】 通気性鋳型の堰部から離れた位置に押湯また
は吐かせを設け、この押湯または吐かせの近くに空孔部
を設けると共に、底部にノズルを持つタンディッシュを
ノズルと通気性鋳型の湯口を係合させて通気性鋳型上に
設け、減圧装置により空孔部からキャビティ内を減圧す
ると共にストッパを開いてタンディッシュ内溶湯をキャ
ビティ内に注湯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はキャビティ、湯口、堰
部、押湯および／または吐かせを有する通気性鋳型を減
圧して鋳造する減圧鋳造方法および減圧鋳造装置に関
し、特に、複雑形状で薄肉のステンレス鋳鋼や耐熱鋳鋼
などの鋳物を、不廻り、ブローホールやのろ入り等の鋳
造欠陥の無い健全に製造する減圧鋳造方法および減圧鋳
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】部分的に５ｍｍ以下の肉厚を持つ薄肉鋳
物は、溶湯が注湯され鋳型と接触すると凝固しやすく、
また、凝固しなくても粘性が大きくなって流動性が悪く
なり、不廻り欠陥等が発生しやすい。溶湯中ののろや不
純物を除去するためにフィルタを設ける必要があるが、
逆に湯廻り性が悪くなるという問題がある。また、複雑
な形状をした薄肉鋳物を鋳造する場合には、特に空気や
鋳型から発生するガスを溶湯中に巻き込みやすく、凝固
後の鋳物にブローホール等のガス欠陥が発生しやすい。
従って、ステンレス鋳鋼や耐熱鋳鋼などの溶湯の流動性
の悪い材質で複雑形状で肉厚５ｍｍ以下の薄肉鋳物を健
全に鋳造することは困難であった。

【０００３】上記したような問題を解決する一つの手段
として、特開昭６１−８８９４０号公報には、キャビテ
ィ上方の側面に押湯を設けるとともに上面の押湯および
キャビティと連通する湯溜りを設け、さらに湯溜りと押
湯との間にストッパを介装することのより、溶湯の注入
速度を速く、凝固に際して押湯内の溶湯がキャビティ内
に補給し、湯アカが湯溜り上部に浮かしてアカ欠陥を防
止する開示がある。また、特開平３−１２４３６３号公
報には、鋳型の上部に掛堰の溶湯落下ノズルと密着され
る砂型ノズルが掛堰から分離して設けられ、この砂型ノ
ズルに湯口が設けられ、この湯口に掛堰の溶湯落下ノズ
ルを貫通して挿入されたストッパと密着係合するストッ
パ当接座部を設ける注湯装置により、ストッパと砂型で
形成されたストッパ当接座部との接触部分のなじみを良
くし、ストッパに高荷重を加えなくとも高い密着性を得
るとともに、ノズルの使用を１回として溶湯不純物の付
着を無くし耐久性を向上させる開示がある。

【０００４】更に、特開平４−１４７７６０号公報に
は、鋳型空間の必要部位と鋳型外部との間に吸引通路を
形成する吸引ガイドを設ける吸引鋳造用砂鋳型により、
減圧必要部位を局所的に減圧して吸引効果を大きくし、
また注湯時に発生するガスを吸引に影響されることなく
鋳型外部に自然排気してガス欠陥を無くして薄肉鋳物を
鋳造する開示がある。

【０００５】また、特開昭５７−１７７８７２号公報に
は、鋳型を収納するガス室と、上方に１回分の鋳造を行
うタンディッシュを収納する容器と、ガス室と容器の開
閉装置とからなり、重力およびガス室と容器との差圧に
より、薄肉の鋳物を酸化から保護して鋳造する鋳造装置
の開示がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６１−８８９４０号公報および特開平３−１２４３
６３号公報のものは、鋳造時にキャビティ内に圧力（バ
ックプレッシャ）が発生するため溶湯注入速度が不足
し、不廻り、湯じわ、ガス欠陥が発生し易い。また、溶
湯温度が低下する溶湯鎮静化時間が不足してのろ入り欠
陥が発生し易い。

【０００７】特開平４−１４７７６０号公報は、吸引ガ
イドを砂鋳型に設ける工程が必要であり生産性が悪く、
吸引通路の通気性が砂鋳型に比べてあまり大きくないた
め吸引効果が小さいので、複雑で薄肉の鋳物を不廻りな
く鋳造することは難しい。

【０００８】また、特開昭５７−１７７８７２号公報
は、鋳型を収納するガス室とタンディッシュを収納する
容器を鋳造ごとに準備する必要があり、生産性が悪く、
また鋳型容器内を減圧または加圧するためキャビティま
での吸引効果が小さい。

【０００９】従って、本発明の目的は、上記従来の課題
を解決し、複雑形状で部分的に５ｍｍ以下の薄肉のステ
ンレス鋳鋼や耐熱鋳鋼などにおいても、溶湯の流動性を
向上して不廻り欠陥等を発生させず、溶湯中ののろや不
純物をキャビティ内に注入させず、空気や鋳型から発生
するガスの溶湯中への巻き込みを少なくして凝固後の鋳
物にブローホール等のガス欠陥の発生を少なくし、健全
な鋳物を製造できる減圧鋳造方法を提供することであ
る。また、本発明のもう一つの目的は、かかる減圧鋳造
方法を実施することができる減圧鋳造装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、通気性鋳型の堰部から離れた位
置に押湯または吐かせを設け、この押湯または吐かせの
近くに空孔部を設けると共に、底部にノズルを持つタン
ディッシュを、ノズルと湯口を係合させて前記通気性鋳
型上に設け、減圧装置により空孔部からキャビティ内を
減圧すると共にストッパを開いてタンディッシュ内溶湯
をキャビティ内に注湯すれば、複雑形状で薄肉のステン
レス鋳鋼や耐熱鋳鋼などの鋳物においても、不廻り欠陥
を防止し、溶湯中ののろや不純物をキャビティ内に注入
させず、また、空気や鋳型から発生するガスを巻き込む
ことなく、健全な鋳物を得ることができるとの知見を得
て、本発明に想到した。

【００１１】すなわち、本発明の減圧鋳造方法は、キャ
ビティ、湯口、堰部、押湯および／または吐かせを有す
る通気性鋳型を減圧して鋳造する減圧鋳造方法であっ
て、前記通気性鋳型の堰部から離れた位置に前記押湯お
よび／または吐かせを設け、該押湯および／または吐か
せの近傍に外部と連通する空孔部を設け、該空孔部に真
空ポンプと減圧度制御手段を有する減圧装置の吸引口を
接続させ、更に、底部に封止と開口を行うノズルを有す
るタンディッシュを、前記湯口と前記ノズルを係合させ
て前記通気性鋳型上に配置し、前記タンディッシュに溶
湯を所定量注入後、前記減圧装置により空孔部を介して
キャビティ内を減圧すると共に前記ノズルを開口して前
記タンディッシュ内溶湯を前記キャビティ内に鋳造する
ことを特徴とする。

【００１２】そして、前記空孔部と、溶湯最終充填部の
キャビティ、押湯および／または吐かせとの間に前記通
気性鋳型鋳型より通気度の大きい吸引部材を設け、前記
空孔部の減圧度を前記湯口の減圧度より大きくして鋳造
する。

【００１３】次に、本発明の減圧鋳造装置は、キャビテ
ィ、湯口、堰部、押湯および／または吐かせを有する通
気性鋳型と減圧装置とを有する減圧鋳造装置であって、
前記通気性鋳型は前記押湯および／または吐かせの近く
に外部と連通する空孔部を有し、前記減圧装置は前記空
孔部と接触する吸引口を有し、底部に封止と開口を行う
ノズルを有するタンディッシュを、前記湯口と前記ノズ
ルを係合させて前記通気性鋳型上に配置し、前記空孔部
に接触させた前記吸引口により前記キャビティ内を減圧
すると共に前記ノズルを開口して前記タンディッシュ内
溶湯を前記キャビティ内に鋳造することを特徴とする。

【００１４】そして、前記空孔部と、溶湯最終充填部の
キャビティ、押湯および／または吐かせとの間に前記通
気性鋳型鋳型より通気度の大きい吸引部材を設け、前記
空孔部の減圧度を前記湯口の減圧度より大きくすること
を特徴とする。前記吸引部材としてはセラミックフィル
タ、通気性鋳型よりも粒度の粗い砂を用いた砂鋳型やベ
ントホールなど、溶湯が貫通しない通気性部材を用い
る。

【００１５】

【作用】空孔部を減圧すると、押湯または吐かせ、およ
びキャビティの減圧度が湯口より大きく減圧され、湯口
から注入された溶湯は、堰部からキャビティ、押湯また
は吐かせの方向に吸引され、キャビティが複雑形状で薄
肉部を有していても廻っていく。タンディッシュに所定
量注入された溶湯は、鎮静してのろや不純物を溶湯の上
面に浮上させ、これを除去するなどすることにより、清
浄な溶湯がキャビティ内に注入できる。押湯または吐か
せ近傍の空孔部からキャビティを減圧するので、空気中
のガスがキャビティに入るのが少なく、鋳造時に鋳型か
ら発生するガスは減圧する際に吸引排除されるので、鋳
物中に巻き込むのが少ない。減圧装置により空孔部を介
してキャビティ内を減圧すると共にノズルを開口してタ
ンディッシュ内溶湯をキャビティ内に注入すると、通気
性鋳型が閉ざされて減圧されるので減圧値の変動が少な
く、かつ減圧作用が効果的に働く。通気性鋳型より通気
度の大きい吸引部材は、空孔部からの減圧を押湯、吐か
せ、およびキャビティまで作用させて、空孔部への溶湯
浸入を防ぐと共に、キャビティの減圧度を制御できる。
押湯または吐かせは、注入された溶湯の凝固収縮に対し
て溶湯を補給し、溶湯中に巻き込まれたのろやガスを溜
まらせ、鋳物にのろやガスが侵入するのを防止する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づき詳細に説明す
る。 （実施例１）図１は本発明の一実施例の減圧鋳造装置を
示す縦断面図である。減圧鋳造装置は、通気性鋳型１、
減圧装置１２およびタンディッシュ１５からなる。通気
性鋳型１には、中子８により外径４５ｍｍ、厚さ２．５
ｍｍ、長さ２００ｍｍの中空円筒と、その両端に外径８
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのフランジ部と、外周面に直径１
０ｍｍ、高さ１５ｍｍの２個のボス部を持つフランジ付
き円筒形状で薄肉のキャビティ２形成している。通気性
鋳型１はコールドボックス型でけい砂７号を使用してい
る。湯口５は通気性鋳型１の一端近くに設け、この湯口
５に連続した湯口底にはフィルター６と堰部７を設けて
いる。湯口５の反対側のフランジ部近くには吐かせ兼用
の押湯９を設置している。そして、吐かせ兼用押湯９の
近くには、通気性鋳型１の底面に向けて開口した空孔部
１１を設け、吐かせ兼用押湯９および中子８と空孔部１
１との間に通気性鋳型１より通気度の大きい吸引部材１
０（５号砂層）を設けている。

【００１７】減圧装置１２は真空ポンプ、減圧制御手
段、および通気性鋳型１の空孔部１１にフレキシブル管
から密着させて減圧吸引を行う吸引口１７を有してい
る。タンディッシュ１５は、底部にノズル１４と、この
ノズル１４をストッパ昇降手段１６により開閉されるス
トッパ１３を設け、ノズル１４を通気性鋳型１の湯口に
合わせて設置している。

【００１８】次に、上記の装置により鋳鋼鋳物を製造し
た減圧鋳造方法について説明する。注湯ステーション
（図示せず）に通気性鋳型１を搬送装置により搬入す
る。次に、タンディッシュ１５を通気性鋳型１上に載置
し、通気性鋳型１の空孔部１１に減圧装置１２からの吸
引口１７を密着させる。そして、ストッパ１３をノズル
１４に密着させて、タンディッシュ１５内に取鍋４から
１回に鋳造に必要な２０ｋｇの溶湯を注入する。タンデ
ィッシュ１５内の溶湯温度は１５００℃から１６００℃
の範囲とする。次に、空孔部１１内の減圧値が、注湯前
で−１００〜−２０ｍｍＨｇの範囲となるようにし、か
つ空孔部の減圧度を湯口より大きくしている。タンディ
ッシュ１５内で、３秒から２０秒の範囲で溶湯鎮静化を
行った後、ストッパ昇降手段１６でストッパ１３を上昇
してノズル１４を開き、キャビティ内に鋳造を行う。鋳
造した鋳鋼の化学組成を表１に示す。

【００１９】 （表１） 鋳造した鋳鋼の化学組成（重量％） C Si Mn P S Cr Fe 0.21 1.0 0.6 0.01 0.01 18.1 残

【００２０】通気性鋳型１内で鋳鋼鋳物が凝固後、搬送
装置で次の型ばらしステーション（図示せず）に搬出す
る。そして、鋳造前の別の通気性鋳型１を注湯ステーシ
ョンに搬入する。上述の工程を繰り返し、必要とする数
の薄肉の鋳鋼鋳物を鋳造する。フランジ付き円筒状の薄
肉鋳鋼鋳物を８０個鋳造して鋳物の品質を調査した。そ
の結果、溶湯の注入速度が速く、かつ溶湯が乱れにく
く、空気、のろの巻き込みが少なく、全数、不廻り、ブ
ローホールやのろ入り等の鋳造欠陥の発生は無く、健全
であった。

【００２１】（実施例２）図２は本発明の別の実施例の
減圧鋳造装置を示す平面断面図である。通気性鋳型１に
は中空中子８により外径４０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍの分
枝状パイプと、その両端に厚さ１０ｍｍのフランジ部
と、パイプの外周面に直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの５
個のボス部を持つ分岐状パイプのキャビティ２を形成し
ている。通気性鋳型１はコールドボックス型でけい砂６
号を使用している。湯口５は通気性鋳型１の一端近くに
設け、湯口５に連続して湯口底にフィルター６と堰部
（図示せず）を設けている。湯口５の反対側のフランジ
部近くには吐かせ兼用の押湯９を設置している。吐かせ
兼用押湯９近くには、通気性鋳型１の底面に向けて開口
した空孔部１１を設け、吐かせ兼用押湯９および中空中
子８と空孔部１１との間に通気性鋳型１より通気度の大
きい吸引部材１０（４号砂層）を設けている。空孔部１
１に、減圧装置からフレキシブル管の先端部の吸引口を
密着させて減圧吸引を行う。空孔部１１内の減圧度が注
湯前で−２００〜−４０ｍｍＨｇの範囲となるように
し、かつ空孔部の減圧度を湯口より大きくしている。タ
ンディッシュ１５のノズル１４を通気性鋳型１の湯口５
と連通するように接続し、ストッパ１３でノズル１４を
封止してタンディッシュ１５内に２５ｋｇの溶湯を注入
する。注入後、３秒から２０秒の範囲で溶湯の鎮静化を
行い、ストッパ昇降手段でストッパ１３を上昇して１５
００℃から１６００℃の溶湯を通気性鋳型１のキャビテ
ィ内に減圧鋳造を行う。鋳造した鋳鋼の化学組成を表２
に示す。

【００２２】 （表２） 鋳造した鋳鋼の化学組成（重量％） C Si Mn P S Cr Fe 0.09 0.9 0.5 0.01 0.01 18.1 残

【００２３】通気性鋳型１内で鋳鋼鋳物が凝固後、搬送
装置で次の型ばらしステーション（図示せず）に搬出す
る。そして、鋳造前の別の通気性鋳型１を注湯ステーシ
ョンに搬入する。上述の工程を繰り返し、必要とする数
の薄肉の鋳鋼鋳物を鋳造する。分枝状パイプの薄肉鋳鋼
鋳物を５０個鋳造して鋳物の品質を調査した。その結
果、溶湯の注入速度が速く、かつ溶湯が乱れにくく、空
気、のろの巻き込みが少なく、全数、不廻り、ブローホ
ールやのろ入り等の鋳造欠陥の発生は無く、健全であっ
た。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明の通り、通気性鋳型の堰
部から離れた位置に押湯または吐かせを設け、この押湯
または吐かせの近くに空孔部を設けると共に、底部にノ
ズルを持つタンディッシュをノズルと通気性鋳型の湯口
を係合させて通気性鋳型上に設け、キャビティ内を減圧
すると共にストッパを開いてタンディッシュ内溶湯をキ
ャビティ内に注湯するので、以下の効果を奏する。 （１）注湯速度を一定して速めることで不廻り欠陥を防
止する。 （２）溶湯中ののろや不純物をキャビティ内に注入させ
ず、のろ入り欠陥を防止する。 （３）空気や鋳型から発生するガスを巻き込むことな
く、ブローホールを発生させない。 従って、複雑形状で薄肉のステンレス鋳鋼や耐熱鋳鋼な
どの鋳物を健全に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の減圧鋳造装置を示す縦断面
図である。

【図２】本発明の別の実施例の減圧鋳造装置を示す平面
断面図である。

【符号の説明】

１：通気性鋳型、 ２：キャビティ、 ３：
溶湯、４：取鍋、 ５：湯口、
６：フィルター、７：堰部、 ８：中
子、 ９：押湯、１０：吸引部材、
１１：空孔部、 １２：減圧装置、１３：ストッ
パ、 １４：ノズル、 １５：タンディッ
シュ、１６：ストッパ昇降手段、１７：吸引口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティ、湯口、堰部、押湯および／
   または吐かせを有する通気性鋳型を減圧して鋳造する減
   圧鋳造方法であって、前記通気性鋳型の堰部から離れた
   位置に前記押湯および／または吐かせを設け、該押湯お
   よび／または吐かせの近傍に外部と連通する空孔部を設
   け、該空孔部に真空ポンプと減圧度制御手段を有する減
   圧装置の吸引口を接続させ、更に、底部に封止と開口を
   行うノズルを有するタンディッシュを、前記湯口と前記
   ノズルを係合させて前記通気性鋳型上に配置し、前記タ
   ンディッシュに溶湯を所定量注入後、前記減圧装置によ
   り空孔部を介してキャビティ内を減圧すると共に前記ノ
   ズルを開口して前記タンディッシュ内溶湯を前記キャビ
   ティ内に鋳造することを特徴とする減圧鋳造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の減圧鋳造方法において、
   前記空孔部と、溶湯最終充填部のキャビティ、押湯およ
   び／または吐かせとの間に前記通気性鋳型より通気度の
   大きい吸引部材を設けることを特徴とする減圧鋳造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の減圧鋳造
   方法において、前記空孔部の減圧度を前記湯口の減圧度
   より大きくして鋳造することを特徴とする減圧鋳造方
   法。
4. 【請求項４】 キャビティ、湯口、堰部、押湯および／
   または吐かせを有する通気性鋳型と減圧装置とを有する
   減圧鋳造装置であって、前記通気性鋳型は前記押湯およ
   び／または吐かせの近くに外部と連通する空孔部を有
   し、前記減圧装置は前記空孔部と接触する吸引口を有
   し、底部に封止と開口を行うノズルを有するタンディッ
   シュを、前記湯口と前記ノズルを係合させて前記通気性
   鋳型上に配置し、前記空孔部に接触させた前記吸引口に
   より前記キャビティ内を減圧すると共に前記ノズルを開
   口して前記タンディッシュ内溶湯を前記キャビティ内に
   鋳造することを特徴とする減圧鋳造装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の減圧鋳造装置において、
   前記空孔部と、溶湯最終充填部のキャビティ、押湯およ
   び／または吐かせとの間に前記通気性鋳型鋳型より通気
   度の大きい吸引部材を設けることを特徴とする減圧鋳造
   方法。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５記載の減圧鋳造
   装置において、前記空孔部の減圧度を前記湯口の減圧度
   より大きくすることを特徴とする減圧鋳造装置。